增色效應(hyperchromic effect)是指因有機高分子化合物結構的改變,而使摩爾吸光系數(molar 消光 系數) ε 增大的現象,亦稱高色效應。還有另外一種說法,即由于獲得有序結構而產生減色效應的高分子,變性成為無規則卷曲時,減色效應消失的現象叫增色效應。在生物學中,特別是在脫氧核糖核酸的研究中,增色效應指的是由于DNA變性引起的光吸收增加。例如,重雙鍵DNA轉變為單雙鍵DNA的過程中,由于氫鍵的離解,結構變得不穩定,從而增加了對光的吸收。
效應介紹
化學增色效應
是指由于化合物結構改變或其他原因,使吸收強度增加的效應,也稱濃色效應。ε 與電子躍遷前后所占據軌道的能差及它們相互的位置有關,軌道間能差小,處于共平面時,電子的躍遷概率較大, ε 值也就較大。在分子中,相鄰的生色基由于空間位阻效應而不能很好的共平面,對化合物的吸收波長及 ε 值均有影響。
例如二苯乙烯由于存在雙鍵,具有順反異構體,反式,反式-己二烯二酸異構體的兩個苯環可以與烯的鍵共平面,形成一個大的共軛體系,它的紫外吸收峰在λmax=290nm( ε 27,000);而順式異構體兩個苯環在雙鍵的一邊,由于空間位阻不能很好地共平面,共軛作用不如反式的有效,它的紫外吸收λ max=280nm( ε 14,000)。
這種由于空間位阻使共軛體系不能很好共平面而引起的吸收波長與 ε 值的變化,在紫外吸收光譜中是一種普遍現象,在結構測定中十分有用。
生物學增色效應
在生物學研究中,增色效應通常指由于脫氧核糖核酸變性引起的光吸收增加,也就是變性后DNA 溶液的紫外吸收作用增強的效應。DNA 分子具有吸收250~280nm波長的紫外光的特性,其吸收峰值在 260nm。DNA分子中堿基間電子的相互作用是紫外吸收的結構基礎,但雙螺旋結構有序堆積的堿基又"束縛"了這種作用。
DNA變性后DNA雙螺旋解開,于是堿基外露,堿基中電子的相互作用更有利于紫外吸收,故而產生增色效應。一般以260nm下的紫外吸收光密度作為觀測此效應的指標,變性后該指標的觀測值通常較變性前有明顯增加,但不同來源 脫氧核糖核酸 的變化不一,如大腸桿菌DNA經熱變性后,其260nm的光密度值可增加40%以上,其它不同來源的DNA溶液的增值范圍多在20~30%之間。
為了實現DNA的變性和退火,可以采用加溫處理、加入減色劑或調整pH值等方法。監測DNA在加溫過程中的光吸收變化對于確定DNA的熔解溫度(Tm)至關重要,因為DNA的熔解幾乎在某一特定溫度瞬間發生。通過監測不同溫度下的光吸收,科學家可以精確地找出DNA的熔解和退火溫度,這對于DNA的分離和重組是非常重要的。例如,為了獲得混合的脫氧核糖核酸,可以將來自不同來源的雙鏈DNA進行退火處理,從而產生混合的DNA,這有助于研究不同有機體之間的相似性。
特性
對某吸收帶顯示增色效應時,在另外的吸收帶上常產生某些減色效應。這種現象在分析化學和生物學研究中都有廣泛的應用,尤其是在研究DNA結構和功能的變化時,增色效應提供了一種監測DNA變性和退火過程的有效手段。
參考資料 >